双金属浸出诱导催化剂重构用于高活性和高稳定性电化学水氧化

摘要

析氧反应（OER）催化剂在催化反应过程中不可避免地会发生表面重构，这一过程使得设计、构筑高性能和高稳定性的OER电催化剂充满挑战。在此，我们采用双金属浸出诱导表面重构的策略，构建了高活性和高稳定性的水氧化电催化剂。在该策略中，通过水热、离子交换和后续的退火工艺处理，将由α-CoMoO₄、K₂Co₂（MoO₄）₃、Co₃O₄和CoFe₂O₄四种氧化物晶相组成的材料阵列转换为OER预催化剂。原位电化学拉曼光谱和非原位X射线衍射（XRD）分析表明，其中的不稳定成分K₂Co₂（MoO₄）₃的快速溶解引发了Mo和K的适度浸出，从而在低电压下加速了表面富集的α-Co（OH）₂向CoOOH活性相的转化。此外，CoFe₂O₄相耦合重构产生新相CoO与无定形层CoOOH，从而形成了CoFe₂O4@CoO@CoOOH紧密的多相结构，起到了“纳米栅栏”的作用，可有效防止催化剂的过度重构，从而赋予重构后的催化剂优异的催化活性和稳定性。本工作为设计高电流密度下具有优异活性和稳定性的OER催化剂提供了新的思路。

关键词

析氧反应 / 表面重构 / 离子浸出 / 水分解 / 电催化 / 催化剂

基金资助

广西自然科学基金(2019GXNSFGA245003,2021GXNSFBA220058);; 国家自然科学基金(22002026,22272036);; 广西科技基地与人才课题(桂科AD23026272);; 广西师范大学科研基金(2022TD)资助项目